化工原理 緒論

1、緒論一、化工原理課程簡介1.化工原理的研究對象2.化工原理的學(xué)科性質(zhì)與研究方法3.化工原理的學(xué)習方法二、化工原理處理問題的方法1.物料衡算2.能量衡算3.平衡與速率 2022/8/211 為化學(xué)反應(yīng)準備必要條件以及將反應(yīng)物分離提純而獲得最終產(chǎn)品的物理操作過程稱為化工單元操作 合成氨工藝流程簡圖2022/8/212 研究化工單元操作的基本原理、典型化工單元設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)和選型以及單元過程的工藝計算。 化工原理課程的特點 化學(xué)工程的技術(shù)基礎(chǔ)課； 學(xué)科的綜合- 綜合利用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、物理化學(xué)等學(xué)科知識，側(cè)重解決工程實際問題； 較強的工程觀念 理論上的可行性、技術(shù)可行性、環(huán)境與安全的可行性，經(jīng)濟上

2、的可行性。 化工原理課程的主要內(nèi)容2022/8/213 一、化工原理課程簡介 化學(xué)反應(yīng)和若干個單元操作串聯(lián)而成 化工原理研究各個獨立的單元操作化工原理的研究對象 單元操作（Unit Operations）(1) 單元操作的概念化工生產(chǎn)過程 原料的預(yù)處理 進行化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)產(chǎn)物的分離與提純單元操作 原料的預(yù)處理 反應(yīng)產(chǎn)物的分離與提純化工生產(chǎn)中共有的物理操作2022/8/2142）單元操作的特點所有的單元操作都是物理性操作，只改變物料的狀態(tài)或物理性質(zhì)，并不改變化學(xué)性質(zhì)。 單元操作是化工生產(chǎn)過程中共有的操作，只是不同的化工生產(chǎn)中所包含的單元操作數(shù)目、名稱與排列順序不同。 單元操作作用于不同的化工過程

3、時，基本原理相同，所用的設(shè)備也是通用的。 2022/8/2153）單元操作的分類根據(jù)單元操作所遵循的基本規(guī)律，分為三類：流體動力過程遵循流體動力基本規(guī)律，用動量傳 遞理論研究如：流體輸送、沉降、過濾、固體流態(tài)化熱過程遵循傳熱基本規(guī)律，用熱量傳遞理論研究如：傳熱、冷凝、蒸發(fā)等傳質(zhì)過程遵循傳質(zhì)基本規(guī)律，用質(zhì)量傳遞理論研究 如：蒸餾、吸收、萃取、結(jié)晶、干燥等2022/8/2162. 化工原理學(xué)科性質(zhì)與研究方法 1）學(xué)科性質(zhì)工程學(xué)科 用自然科學(xué)的基本原理來分析和處理化工生產(chǎn)中的物理過程 2）研究方法工程方法 因次分析法 數(shù)學(xué)模型法 參數(shù)綜合法 當量法 類比法直管湍流阻力雙膜模型的建立過濾常數(shù)當量直徑、

4、當量長度等動量、熱量、質(zhì)量傳遞的類似律2022/8/2173. 化工原理的學(xué)習方法 發(fā)展：如何根據(jù)某個物理或物理化學(xué)原理開發(fā)成為一個單元操作，尋本求源。 選擇：為了達到或?qū)崿F(xiàn)某一工程目的，能否對過程和設(shè)備作合理的選擇和組合。 設(shè)計：對已掌握了性能的過程和設(shè)備作直接的設(shè)計計算以及對性能不十分掌握的過程和設(shè)備通過必要的試驗，測取設(shè)計數(shù)據(jù)，做逐級放大。 操作：如何根據(jù)基本原理發(fā)現(xiàn)操作上可能出現(xiàn)的各種不正?，F(xiàn)象，尋找其原因及可能采取的調(diào)節(jié)措施。2022/8/218二、化工原理處理問題的方法物料衡算 依據(jù)質(zhì)量守恒定律 輸入系統(tǒng)的物料質(zhì)量等于從系統(tǒng)輸出的物料質(zhì)量和系統(tǒng)中積累的物料質(zhì)量。物料衡算的通式202

5、2/8/219定態(tài)過程，積累為零。則：衡算的系統(tǒng)整個生產(chǎn)過程某一設(shè)備系統(tǒng)中的所有物料某一個組分衡算的對象例2022/8/21102 熱量衡算依據(jù)：能量守恒定律 即任何時間內(nèi)輸入系統(tǒng)的總熱量等于系統(tǒng)輸出的總熱量與損失的熱量之和。 熱量衡算通式或?qū)懗?022/8/2111 熱量衡算的基本方法與物料衡算的方法相同，也必須首先劃定衡算范圍及衡算基準。 此外應(yīng)注意焓是相對值，因此必須指明基準溫度，習慣上選0為基準溫度，并規(guī)定0時液態(tài)的焓值為零。3.過程的平衡和速率 平衡問題 過程的平衡問題是說明過程進行的方向和所能達到的極限。 平衡是一個動態(tài)的過程。 例2022/8/2112 速率 過程的速率表示為：

6、過程的速率推動力阻力推動力：過程所處的狀態(tài)與平衡狀態(tài)的距離，阻力：過程的阻力是各種因素對速率影響的總的體現(xiàn)。 過程的速率是指過程由不平衡到平衡進行的快慢。 2022/8/2113三、單位及單位制1.單位及單位 基本量：任意選定的幾個獨立的物理量(如長度,時間等)。 基本單位：根據(jù)使用方便的原則制定的基本量的單位。 導(dǎo)出量：根據(jù)物理量與基本量之間的關(guān)系來確定的量。 導(dǎo)出單位：導(dǎo)出量的單位稱為導(dǎo)出單位，均由基本單位相乘、除而構(gòu)成的 。 單位制：基本單位與導(dǎo)出單位的總和。 2022/8/2114物理單位制：基本單位：長度cm 質(zhì)量g 時間s工程單位制：基本單位：長度cm 力 kgf 時間s SI單位

7、制：基本單位有7個，化工中常用的有5個： 長度cm 、質(zhì)量kg 、時間s 、溫度K、 物質(zhì)量mol2單位衡算 已知1atm=1.033kgf/cm2,將其換算成N/m2。 按題意需將kgf/cm2中的單位換算成N，cm2換算成m2,查附錄1：換算關(guān)系為：2022/8/21151kgf=9.81N， 1cm=0.01m上述關(guān)系代入 ，得：3單位的正確運用 理論公式：根據(jù)物理規(guī)律建立的，反映各有關(guān)物理量之間 的關(guān)系，又叫物理方程。 具有單位一致性，只要采用同一單位制的單位 來表示各物理量即可。 2022/8/2116 經(jīng)驗公式：根據(jù)試驗結(jié)果整理出來的，反映各有關(guān)物理量 的數(shù)字之間的關(guān)系，又叫數(shù)字公式 。 公式中所用的單位一般都是指定的，在計算 中只要將數(shù)字代入，算出結(jié)果，然后